[发明专利]一种提高流体持久稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及流体应用领域，提供了一种持久稳定有机体系流体的方法，特 别涉及锂离子电池领域内提高正负极浆料稳定性的方法。

背景技术

工业生产中涉及大量有关流体制备、输送、储存的应用问题。如何提高流 体的稳定性是一项比较重要的工业生产解决的问题。流体稳定性差，容易造成 制备过程中流体分层，流体中有效物质分布不均；流体转移输送过程中出现固 体物质沉淀残存时，不仅影响产品质量，而且堵塞各种输送管道，残存在管道 上的物料不仅污染产品而且影响流体中物料含量计算，不利于下一步实验的进 行。总之，流体在任何一步出现不稳定现象，对于后续需要重新恢复流体的稳 定性需要投入更多的人力和物力成本。

目前，提高流体稳定性方法普遍采用物理方法，包括简单机械搅拌、电磁 搅拌、超声搅拌、加热保温等方法。该类方法得到的流体具有短时间内的稳定 性，对于小规模现场生产不存在问题；但是，伴随大的生产规模该类方法不具 备优势，流体明显存在时间稳定性弱化效应。

当粉末颗粒分散到极性介质(如水、含电解质溶液等)中时，分散相表面由于 对反离子的不相等吸附，使其表面净电荷不为零，而造成界面电位差。这种界 面净电荷影响界面周围介质中的离子分布，与界面电荷符号相反的介质中的离 子被吸向界面，而相同符号的离子则被排离界面。与此同时，离子的热运动又 使它们均匀混合在一起。因此，在带电界面上形成一个扩散的双电层。向分散 体系中加入电解质(或改变pH值)时，扩散层与溶液间的浓度差减小，反离子向 溶液中的扩散作用降低。与此相应，扩散层中离子数目减少，扩散层被压缩， 更多的反离子进入紧密层中，从而使ξ电位下降。分散体系中的分散相(粉末颗 粒)之间有两种力相互作用，一是双电层的静电排斥力，另一是VanderWaals引 力。两者相互作用能均为颗粒间距离的函数，颗粒间的总位能出现能垒。能垒 越高，双电层斥力占优，分散体系越稳定。当加入电解质(或改变pH值)时，电 位下降，扩散层被压缩，引起斥力下降，能垒下降。特别当引力＝斥力时，能垒 为零(即为分散体系的等电点)。此时，VanderWaals力占优势，颗粒趋于聚集。 除了VanderWaals引力和双电层斥力外，含有大分子表面活性物质的分散体系 的稳定性还受到脱附能、桥联效应等因素的影响。例如在粉末颗粒有机溶剂的 分散体系中，大分子物质吸附在粒子表面，高分子链将伸入介质中，当粒子彼 此靠近时，引起这些键的相互作用，同时伴随着熵的减少(混乱度降低，△S<0)， 由于热效应焓变(△H)可忽略，所以这种相互作用包含着正值自由能变化(即△G ＝△H-T△S>0)，阻碍颗粒的聚集。这就是所谓分散体系的胶体稳定理论(见 图1)。

发明内容

为了解决现有技术中流体在制备、输送、储存过程中不稳定的问题，本发 明提供了一类提高流体持久稳定性的方法，可以用于可见的流体领域，尤其是 电池领域，如铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池以及燃料电池等正负极极片前 期浆料准备过程。

本发明能够用于各类电池极片制备领域，其方法主要包括加入无机小分子 电解质、有机小分子电解质、聚合物电解质或表面活性剂等。其中，加入的稳 定剂的质量为流体质量的0～50wt％。

经上述方法处理后的浆料就具有较好的持久稳定性，体系粘度有一定程度 的下降，能够有效的大幅度延长浆料的凝胶化时间。

此发明技术中，稳定剂的选择是至关重要的。其中稳定剂(无论是无机小 分子电解质、有机小分子电解质、聚合物电解质、以及表面活性剂等)的加入， 可提高目前体系持久稳定性，降低凝胶化和沉降分层现象的发生，并不影响原 有体系的本质性能。

所述稳定剂具有和现存体系良好的相容性、价格成本较低、物理和化学性 能稳定、绿色环保无毒无害、原料丰富易得等优点。

所述提高流体持久稳定性的方法可以是单独的采用无机小分子电解质、有 机小分子电解质、聚合物电解质或表面活性剂中一类来实现；或者采取组合的 方式采取同一类中的两种或者多种以及以上四类中的任何两类来解决。

上述方法还可以配合不同的简单的物理分散方法来实现更优的分散流体， 提高其持久稳定性。

本发明的方法主要以胶体稳定理论为主，其他简单的分散方法为辅。通过 主辅方法的结合，有效地解决原先流体体系在静置过程中容易出现凝胶化以及 沉淀分层等现象发生的问题。